CN2258278Y - 非接触式直流电流测试仪 - Google Patents

Abstract

一种非接触式直流电流测试仪，位于闭合式铁芯上的电磁式测量部件是由电机驱动旋转的磁路调制器，把直流磁通调制为变化的脉动磁通，磁路调制器和线圈在磁屏蔽罩覆盖之下。可以制成直流钳表或直流电流传感器，可测量运行中的直流励磁机、直流电工设备及电子设备中的部分电流，由于不必断开或停止设备运行，为处理设备故障提供了极大方便。稳定性好、灵敏度高、量程范围大，可测量从毫安级的微弱直流电流，直到安培级直流电流。

Description

非接触式直流电流测试仪

本实用新型属于测量仪表领域，尤其涉及一种稳定性好、灵敏度高、可测量微弱直流电流的非接触式直流电流测试仪。

已有技术中，非接触式直流电流测试仪，例如，传统的直流钳形电流表，是在钳臂磁路中串接一个霍尔元件测量磁通变化，从而反映被测电流值的大小。

其原理是：当导体中有电流流过时，在磁路中产生一个磁通Φ，此磁通在穿过霍尔元件后，使霍尔元件产生一个直流电压，此电压就反映了被测电流的大小。但由于受霍尔元件的灵敏度及信噪比所限，使得无法测量毫安级直流电，应用受到限制。

本实用新型的目的就是克服已有技术的上述缺陷，制造一种可以广泛应用于许多场合，不但可在运行中测量直流电机电流，而且可运用于需要在运行中监测数值较小的直流电流的场合，例如，可以测量电子设备及直流电工设备中的微小电流，查找悬浮式运行的直流电源系统中的接地故障等。

本实用新型的目的是由如下技术方案实施的：

设计制造一种包括闭合式铁芯、电磁式测量部件和显示部件构成的非接触式直流电流测试仪，其特征是：

a、位于闭合式铁芯1上的电磁式测量部件，是由电机4驱动旋转的磁路调制器2，

b、磁路调制器2和线圈3在磁屏蔽罩6覆盖之下。

磁路调制器2是坡莫合金材质的，具有对称的偶数瓣形结构。

闭合式铁芯1，可以是封闭的固定磁路，或者是可启闭的钳形磁路。

显示部件5，可以是电流表，或者是声、光报警部件。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述：

图1是实施例一直流钳形表的结构示意图；

图2是实施例二直流电流传感器的结构示意图；

图3是实施例一的电气原理示意图；

图4是实施例二的电气原理示意图；

图中：1是闭合式铁芯，当为钳形表时，是可以启、闭的钳臂，当为传感器时，为固定的环形铁芯；2是磁路调制器；3是线圈；4是驱动磁路调制器旋转的电机；5是显示部件，可以是电流表或者声、光报警部件如蜂鸣器、信号灯等；6是坡莫合金材质的磁屏蔽罩；7是量程选择旋钮；8是电池；9是钳表把手；10是钳臂操作把手；11是机械调零旋钮；12是被测导线；13是传感器头，包括环形磁路和位于其间的磁路调制器、线圈及磁屏蔽罩等；14是巡测开关；15是巡测控制电路；16是测量及报警电路；17是电调零旋钮。

实施例一，制造能测量毫安级微弱电流的直流电流钳形表。磁路调制器可以采用4、6或8瓣形等瓣数为对称偶数即可，坡莫合金材质。电机、直流电机3V。电机稳速电路采用集成块，例如LA5522、AN6651、LA5512、UPC1470等均可。线圈采用多路抽头，例如四挡，其中一路抽头专供电调零用。放大器采用高内阻运放，如TL072、TL082、LF356等均可。滤波器采用高通滤波器。整流采用锗二极管桥式整流电路。显示部件采用满偏电流为1mA的直流电流表。

为使磁路磁化曲线的线性度，并保证小电流时的灵敏度，采用坡莫合金制造磁路，为解决工频干扰问题，将电机转速提高至50赫兹以上，加之磁路调制器的形状为多瓣形，使得线圈中的感应电压频率大大高于50赫兹，然后采用高通滤波器，滤掉工频干扰，提高其抗干扰能力。电机附近用坡莫合金制作的磁屏蔽体，屏蔽掉可能出现的杂散干扰和强磁场干扰。为保证测量的准确度及稳定性，采用稳速电路给电机供电，使电机转速稳定。其电路部分用铝箔屏蔽。通过以上技术措施，制造的钳表技术指标如下：

量程                      0-10mA-100mA-1A-10A

精度                      5.0

钳口张开最大尺寸          30mm

电源                      6V(四节五号电池)

消耗功率                  约600mW

使用环境                  温度0-+60C 相对湿度30-85％

重量                      约1kg

外形尺寸(长·宽·高)400×100×80

当导体中流过一个电流时，将在钳臂磁路1中产生一个磁通，此磁通流过多瓣形磁路调制器2，由于磁路调制器在电机4驱动下旋转，使得磁路处于通—断—通—断的交替状态，这样平滑的直流磁通就被调制成了一个脉动的磁通，此脉动磁通穿过线圈3，使线圈产生一个交流电压，此电压与导体中的电流成正比，反映了电流值的大小。此电压经由高内阻的集成运算放大器TL072构成的同相交流放大器放大后，再经由运放构成的高通滤波器进行滤波，滤掉工频干扰，然后经二极管构成的整流电路整流，驱动表头指示。为了使线圈电压稳定，采用专用稳速集成块LA5522对电机驱动。为了抵消磁路中微弱的剩磁的影响，从线圈中专门抽出一个头做磁滞补偿线圈。在调零旋钮17的调节下，线圈中产生一个正负及大小可调的直流磁通，抵消了剩磁。如上所述，由于是用机械原理把直流磁通调制为变化的脉动磁通，且用线圈升压，因此，只要改变线圈匝数，及放大器倍数，即可测出电流来，这就使得在大范围内，从数毫安级直至安培级电流的测量成为现实。而且能保证其准确度，灵敏度及可靠性。

实施例二、制造直流电流传感器，用以监测悬浮式运行的直流电源系统的接地故障，发报警信号。

其中，巡测开关为常规已有技术，采用低频振荡器，计数器及电子开关等构成巡测控制电路，传感器头相当于实施例一的钳形表磁路部分，测量电路及报警电路，除显示部件可以采用电流表、报警指示灯和/或蜂鸣器外，其余结构和元件参数同实施例一。

其原理是：直流电源系统中正负两根电源线均穿过磁路的中心，正常时，因两根电源线电流相等，方向相反，其产生的磁场相等，合成磁场为零，故不在磁路中产生磁通，所以无输出。当有一根电源线接地时，由于两根电源线的电流不再相等，其合成磁场不再是零，而是有个差值，此差值磁通将检出，变为线圈电压，通过测量和报警电路，经由电流表、报警指示灯和/或蜂鸣器，发出直流接地报警信号。

根据基本原理，此传感器磁路仍全部采用坡莫合金制造。只是为了节约成本，电路不是一个传感器配一个，而是许多传感器共用一套电路，在电路上用巡测的原理来逐个检测传感器，避免了电路的重复。

本实用新型的积极效果：

用本原理制造的直流钳形表和直流电流传感器，可测量运行中的直流励磁机，直流电工设备及电子设备等中的部分电流，由于不必断开或停止设备运行，为处理设备故障提供了极大的方便。

例如，某电厂，在发生直流系统接地故障时，一直采用拉路法查找，既慢、且受运行环境影响，十分不便，在使用此表后，通常在十几分钟内可查到故障点，而且非常安全方便。

某电厂，励磁设备多次在运行中出现异常情况，始终无法查出确切原因，后用本表出现故障时现场测量，经对比分析，很快查明了故障原因。

Claims (4)

1、一种包括闭合式铁芯、电磁式测量部件和显示部件构成的非接触式直流电流测试仪，其特征是：

a、位于闭合式铁芯(1)上的电磁式测量部件，是由电机(4)驱动旋转的磁路调制器(2)，

b、磁路调制器(2)和线圈(3)在磁屏蔽罩(6)覆盖之下。

2、根据权利要求1所述的非接触式直流电流测试仪，其特征是所述的磁路调制器(2)是坡莫合金材质的，具有对称的偶数瓣形结构。

3、根据权利要求1所述的非接触式直流电流测试仪，其特征是所述的的闭合式铁芯(1)，可以是封闭的固定磁路，或者是可启闭的钳形磁路。

4、根据权利要求1所述的非接触式直流电流测试仪，其特征是所述的显示部件(5)，可以是电流表，或者是声、光报警部件。

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